一种高聚物复合注浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高聚物复合注浆材料领域，具体公开了一种高聚物复合注浆材料及其制备方法。将温轮胶、聚醚多元醇、环氧大豆油、扩链剂、催化剂、发泡剂和消泡剂按比例加入容器中，控制加热温度在30℃‑50℃搅拌均匀，制成A料；将普通硅酸盐水泥、固体废弃物和水加入反应容器中并搅拌；然后在搅拌状态下将A料和异氰酸酯加入其中，继续搅拌混合10min‑30min，制得高聚物复合注浆材料。该高聚物复合注浆材料可解决煤炭采空区、公路采空区、路面塌陷、路基下沉、堤坝堵水和屋顶漏水等工程问题，这种材料具有制备工艺简单、环境友好、抗压强度高、防水性能好、成本低廉等特点，不仅节约注浆成本和工期，还可以资源再利用，有利于保护环境。

A polymer composite grouting material and its preparation method

The invention relates to the field of polymer composite grouting material, in particular to a polymer composite grouting material and a preparation method thereof. Temperature wheel glue, polyether polyols, epoxy soybean oil, chain extender, catalyst, foaming agent and defoamer were proportionally added to the container, heating temperature was controlled at 30 The polymer composite grouting material was prepared in n_30 min. The polymer composite grouting material can solve engineering problems such as coal mined-out area, highway mined-out area, pavement collapse, roadbed subsidence, embankment water plugging and roof leakage. It has the characteristics of simple preparation process, friendly environment, high compressive strength, good waterproof performance and low cost. It not only saves grouting cost and construction period, but also can reuse resources, and is beneficial to environmental protection. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种高聚物复合注浆材料及其制备方法
本专利技术涉及高聚物复合注浆材料
，具体涉及一种高聚物复合注浆材料及其制备方法。
技术介绍
近年来基础设施建设发展势头迅猛，亚洲基建投资年均需求将达1.7万亿美元，亚洲基础设施投资需求每年达8千亿美元。煤炭开采、矿物挖掘都无法避免形成采空区，采空区是指地下矿产被采出后留下的空洞区，地表沉陷会产生连续或非连续变形，由此带来一系列环境岩土等工程问题，如道路塌陷、裂缝、房屋倒塌等，给工程建设留下重大隐患。如何修复采空区防止矿区工程建设病害成为了当前采空区工程建设的重中之重，采空区注浆成为解决采空区问题的首要选择。常见做采空区的注浆材料通常采用水泥-水玻璃，水泥-粉煤灰、高聚物等，其中水泥-水玻璃、水泥-粉煤灰存在无法精确控制注浆量，且当采空区涌水时水泥-水玻璃、水泥-粉煤灰材料无法封堵等问题；而高聚物虽然能够精确控制注浆量和封堵涌水，但其成本昂贵，通常应用于应急救援。亟待能够处治采空区病害的物美价廉材料及相关注浆技术。
技术实现思路
为解决煤炭采空区、公路采空区、路面塌陷、路基下沉、堤坝堵水、屋顶漏水等工程问题，本专利技术提供了一种高聚物复合注浆材料及其制备方法，该注浆材料具有制备工艺简单、环境友好、抗压强度高、防水性能好、成本低廉等特点，不仅可以节约注浆成本和工期，还可以资源再利用，有利于保护环境。本专利技术实现上述目的所采用的技术方案为：一种高聚物复合注浆材料，由以下质量比的原料制备而成：温轮胶：聚醚多元醇：环氧大豆油：扩链剂：催化剂：发泡剂：消泡剂：异氰酸酯：普通硅酸盐水泥：固体废弃物：水＝(5-10)：30：10：2：(0.2-1.0)：(0.5-2)：0.2：(40-60)：(80-120)：(40-60)：(40-60)；所述固体废弃物为粉煤灰、炉底渣或电石渣；进一步的，所述粉煤灰或炉底渣为循环流化床锅炉燃烧产生的；所述催化剂为三乙基二胺(又称三亚乙基二胺)、二甲基环己胺、五甲基二乙基三胺、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡和油酸钾中的一种或多种，优选为二月桂酸二丁基锡。进一步的，所述扩链剂为二元醇和三元醇中的一种或多种，优选为1,4-丁二醇。进一步的，所述发泡剂为HFC245fa或超临界CO2流体。进一步的，所述消泡剂为硅油或蓖麻籽油。进一步的，所述异氰酸酯为4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯与甲苯二异氰酸酯的混合物，两者质量比为1:1，二者在65℃真空干燥箱烘干2h后冷却到室温后再使用。进一步的，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇303和聚醚多元醇204的混合物，两者质量比为1:1，二者在105℃、0.1atm的真空干燥箱中烘干24h后再使用。本专利技术还提供了一种上述高聚物复合注浆材料的制备方法，依次包括以下步骤：①将温轮胶、聚醚多元醇、环氧大豆油、扩链剂、催化剂、发泡剂和消泡剂按比例加入容器中，控制加热温度在30℃-50℃搅拌均匀，制成A料；②将普通硅酸盐水泥、固体废弃物和水加入反应容器中并搅拌；③在搅拌状态下向步骤②中的反应容器中加入A料和异氰酸酯，继续搅拌混合10min-30min，制得高聚物复合注浆材料。进一步的，所述制备方法中的搅拌均采用磁力搅拌器低转速搅拌，搅拌速率控制在100转/分-300转/分。与传统技术相比，本专利技术具有以下几个明显的优点：1、力学强度高。本专利技术制备的高聚物复合注浆材料具有高抗压强度和抗弯强度等优点，可膨胀，基本无收缩。2、制备过程简单，无养生需求。本专利技术的高聚物复合注浆材料制备方法简单、实用，不需要太多的加工处理工艺，同时由于材料中含聚氨酯可快速固化，无需养生。3、成本低廉。高聚物复合注浆材料中水泥、粉煤灰含量高，高聚物含量少，相应成本比高聚物低50％以上。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的高聚物复合注浆材料(其表面覆盖有透明塑料膜)实物图的俯视图。图2为本专利技术实施例2制备的高聚物复合注浆材料(其表面覆盖有透明塑料膜)实物图的俯视图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。力学性能的评判：对于高聚物复合注浆材料而言，抗压强度、弯曲强度是极为重要的评价指标，其大小关系到高聚物在工程中应用，不容忽视。本专利技术的高聚物复合注浆材料力学性能测试参照《ASTMD3501-05和D3499-11材料力学性能测试标准》。浆液黏度采用布鲁克菲尔德Brookfield黏度计测试指定温度下的黏度。渗透系数用变水头渗透试验检测。实施例中所用粉煤灰为循环流化床锅炉燃烧产生的粉煤灰，所用炉底渣为循环流化床锅炉燃烧产生的炉底渣，所用粉煤灰、炉底渣和电石渣的中位径(D50)均小于等于50微米。各实施例中所用普通硅酸盐水泥均为市售的普通硅酸盐水泥42.5R。以下实施例中所述“份”均指“重量份”。实施例1一种高聚物复合注浆材料，由以下重量份配比的原料制备而成，温轮胶：聚醚多元醇：环氧大豆油：1,4-丁二醇：三乙基二胺：HFC245fa：蓖麻籽油：异氰酸酯：普通硅酸盐水泥：粉煤灰：水＝5：30：10：2：0.2：0.5：0.2：47.9：95.8：47.9：47.9。其中，聚醚多元醇为聚醚多元醇303和聚醚多元醇204的混合物，两者质量比为1:1，二者在105℃、0.1atm真空干燥箱烘干24h后再使用；异氰酸酯选用4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI与甲苯二异氰酸酯TDI的混合物，两者质量比为1:1，二者在65℃真空干燥箱烘干2h后冷却到室温再使用；一种利用上述材料制备高聚物复合注浆材料的方法，包括以下步骤：①依次将5份温轮胶、30份聚醚多元醇、10份环氧大豆油、2份1,4-丁二醇、0.2份三乙基二胺、0.5份HFC245fa和0.2份蓖麻籽油加入烧杯中，加热使反应液温度为30℃，然后在30℃下以100转/分磁力搅拌20min使其搅拌均匀，制成A料；②将95.8份普通硅酸盐水泥、47.9份粉煤灰和47.9份水放入磁力搅拌器中连续搅拌30min，搅拌速率控制在100转/分；③在搅拌状态下，向步骤②的磁力搅拌器中加入A料和47.9份异氰酸酯，加完后继续搅拌混合10min使其搅拌均匀，制得高聚物复合注浆材料，利用注浆机械将其注入砂浆三联试模中成型标准试件，备用于高聚物复合注浆材料的性能测试。本实施例制备的高聚物复合注浆材料固化后的抗压强度较高，其24h后固化抗压强度为35.0MPa，抗弯强度为18.0MPa，25℃下初始浆液黏度为15mPa·s，渗透系数达10-7cm/s，膨胀倍数为15倍，室温下放置24小时基本无收缩。实施例2一种高聚物复合注浆材料，由以下重量份配比的原料制备而成，温轮胶：聚醚多元醇：环氧大豆油：1,4-丁二醇：三乙基二胺：HFC245fa：蓖麻籽油：异氰酸酯：普通硅酸盐水泥：粉煤灰：水＝7：30：10：2：0.2：0.5：0.2：49.9：99.8：49.9：49.9。其中，聚醚多元醇为聚醚多元醇303和聚醚多元醇204的混合物，两者质量比为1:1，二者在105℃、0.1atm真空干燥箱烘干24h后再使用；异氰酸酯选用4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI与甲苯二异氰酸酯TDI的混合物，两者质量比为1:1，二者在65℃真空干燥箱烘干2h后冷却到室温再使用；一种利用上述材料制备高聚物复合注浆材料的方法，包括以下步骤：①将依次7份温轮胶、30份聚醚多元醇、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高聚物复合注浆材料，由以下质量比的原料制备而成：温轮胶：聚醚多元醇：环氧大豆油：扩链剂：催化剂：发泡剂：消泡剂：异氰酸酯：普通硅酸盐水泥：固体废弃物：水=5‑10：30：10：2：0.2‑1.0：0.5‑2：0.2：40‑60：80‑120:40‑60:40‑60；所述固体废弃物为粉煤灰、炉底渣或电石渣；所述催化剂为三乙基二胺、二甲基环己胺、五甲基二乙基三胺、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡和油酸钾中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种高聚物复合注浆材料，由以下质量比的原料制备而成：温轮胶：聚醚多元醇：环氧大豆油：扩链剂：催化剂：发泡剂：消泡剂：异氰酸酯：普通硅酸盐水泥：固体废弃物：水=5-10：30：10：2：0.2-1.0：0.5-2：0.2：40-60：80-120:40-60:40-60；所述固体废弃物为粉煤灰、炉底渣或电石渣；所述催化剂为三乙基二胺、二甲基环己胺、五甲基二乙基三胺、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡和油酸钾中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的高聚物复合注浆材料，其特征在于，所述扩链剂为二元醇和三元醇中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的高聚物复合注浆材料，其特征在于，所述发泡剂为HFC245fa或超临界CO2流体。4.根据权利要求3所述的高聚物复合注浆材料，其特征在于，所述消泡剂为硅油或蓖麻籽油。5.根据权利要求4所述的高聚物复合注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯为4,4'二苯基甲烷二异氰酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新星，张翛，刘聪慧，荣亚鹏，惠兴智，刘海明，管永伟，边伟，高学凯，孙崇亮，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14